高中物理 第2章 电场与示波器章末总结 沪科版选修3-1

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1、【学案导学设计】2014-2015学年高中物理第2章电场与示波器章末总结沪科版选修3-1一、利用电场线和等势面解题解决这类题目要画出它们(等量同种点电荷、等量异种点电荷、点电荷)周围电场线，结合等势面与电场线的关系，画出等势面；结合牛顿运动定律、电场力做功、电场强度与电场线和等势面的关系等解答．例1　A、B在两个等量异种点电荷连线的中垂线上，且到连线上中点O的距离相等，如图1所示，则(　　)图1A．同一电荷在A、B两点的电势能相等B．A、B两点的电场强度相同C．把正电荷从A点沿直线移动到B点，电场力先减小后增大D．A、B连线上的任意两点的电势差为零解析　先画出等量异种

2、点电荷周围的电场线，如图所示，由电场线的疏密程度知，EA＝EB，从O至A或至B电场强度逐渐减小，从A到B电场力先增大后减小，故B正确，C错误．中垂线是一条等势线，故φA＝φB，UAB＝0，同一电荷在A、B两点的电势能EpA＝EpB，A、D正确．答案　ABD二、电场中力和运动关系带电的粒子在电场中受到电场力作用，还可能受到其他力的作用，如重力、弹力、摩擦力等，在诸多力的作用下物体所受合力可能不为零，做匀变速运动或变速运动；处理这类问题，首先对物体进行受力分析，再明确其运动状态，最后根据所受的合力和所处的状态，合理地选择牛顿第二定律、运动学公式、平抛运动知识、圆周运动知识

3、等相应的规律解题．例2　在真空中存在空间范围足够大、水平向右的匀强电场．若将一个质量为m、带正电电量为q的小球在此电场中由静止释放，小球将沿与竖直方向夹角为37°的直线运动．现将该小球从电场中某点以初速度v0竖直向上抛出，求运动过程中(取sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)(1)小球受到的电场力的大小及方向；(2)小球运动的抛出点至最高点之间的电势差U.解析　(1)根据题设条件，电场力大小F＝mgtan37°＝mg电场力的方向向右(2)小球沿竖直方向做初速度为v0的匀减速运动，到最高点的时间为t，则：vy＝v0－gt＝0　t＝沿水平方向做初速度为0的匀加速运动

4、，设加速度为aa＝＝g此过程小球沿电场方向位移为：s＝at2＝小球上升到最高点的过程中，电场力做功为：W＝qU＝Fs＝mvU＝答案　见解析三、电场中的功能关系带电物体在电场中具有一定的电势能，同时还可能具有动能和重力势能等．因此涉及到电场有关的功和能的问题应优先考虑利用动能定理和能量守恒定律求解．例3　空间某区域存在着电场，电场线在竖直面上的分布如图2所示，一个质量为m、电荷量为q的小球在该电场中运动，小球经过A点时的速度大小为v1，方向水平向右，运动至B点时的速度大小为v2，运动方向与水平方向之间夹角为α，A、B两点之间的高度差与水平距离均为H，则以下判断中正确的是

5、(　　)图2A．小球由A点运动至B点，电场力做的功W＝mv－mv－mgHB．A、B两点间的电势差U＝C．带电小球由A运动到B的过程中，机械能一定增加D．带电小球由A运动到B的过程中，电势能的变化量为mv－mv－mgH解析　由动能定理知：A→BW＋mgH＝mv－mv所以W＝mv－mv－mgH所以A正确．因为U＝所以UAB＝＝所以B错误．因为无法判断出电场力做功的正负，所以无法判断机械能的变化，故C错误．由电场力做的功等于电势能的变化量可知D正确．答案　AD四、带电粒子在电场中的加速和偏转画出运动轨迹，利用运动的合成与分解把曲线运动分解为直线运动，有时要特别注意末速度的分

6、解，结合牛顿运动定律和动能定理等规律求解．例4　如图3所示的真空管中，电子从灯丝K发出(初速度不计)，经过电压为U1的加速电场加速后沿中心线进入两平行金属板M、N间的匀强电场中，通过电场后打到荧光屏上的P点处．设M、N板间电压为U2，两板距离为d，板长为L1，板右端到荧光屏的距离为L2，已知U1＝576V，U2＝168V，L1＝6cm，d＝3cm，L2＝21cm，求：图3(1)电子离开偏转电场时的偏转角θ的正切值；(2)电子打到荧光屏上的位置P偏离屏中心O的距离．解析　(1)带电粒子在电场中的运动轨迹如图所示，由动能定理可得：eU1＝mv，所以v0＝又vy＝at＝所以

7、tanθ＝＝＝＝.(2)电子从平行金属板射出时，可看作从平行金属板中点沿直线射出．即tanθ＝，所以＝tanθ＝×(21×10－2＋3×10－2)m＝7×10－2m＝7cm，所以电子打到荧光屏上的位置P偏离屏中心的距离为7cm.答案　(1)　(2)7cm1.(电场中的功能关系)如图4所示，A、B、O、C为在同一竖直平面内的四点，其中A、B、O沿同一竖直线，B、C同在以O为圆心的圆周(用虚线表示)上，沿AC方向固定有一光滑绝缘细杆L，在O点固定放置一带负电的小球．现有两个质量和电荷量都相同的带正电小球a、b均可视为点电荷(a、b之间的静电力忽略不计)，